Sådan laver du en trådløs luftpianohandske: 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Formål og funktioner:

Vores bærbare teknologiprojekt er at skabe en trådløs luftpianohandske med synkroniserede lys ved hjælp af grundlæggende elektronik, en mikro-controller som f.eks. HexWear og en bærbar computer med Arduino og Max 8 software. Anvendelsen af vores projekt er at spille klavernoter gennem en Bluetooth -højttaler ved at flytte fingrene uden at være forbundet til et stationært system eller et egentligt instrument, samt at rulle gennem et udvalg af instrumentvalg, så alle deres noter eller lyde også kan afspilles via den trådløse handske på kommando.

Måden, hvorpå dette projekt fungerer, er, at hver af de fire tilsluttede fingre, når de bærer luftpianohandsken, indeholder en flex -sensor, der afgør, om en finger bliver bøjet. Når en finger bliver bøjet, lyser LED'en på den tilsvarende finger for at informere brugeren om, at denne finger er bøjet tilstrækkeligt, og ved hjælp af Max 8 -software afspilles en tilsvarende note fra computeren. Hver finger svarer således til en unik note, og brugeren vil være i stand til trådløst at afspille musik fra en ekstern kilde via denne handske på deres hånd. Ved hjælp af Max 8 -software begrænser dette ikke handsken til kun at spille klavermusik, andre unikke lyde kan afspilles fra hver tilsvarende finger, så enhver bruger kan manipulere, hvilken slags lyde de vil.

Liste over nødvendige materialer:

• Adafruit short flex sensorer (4),
• Adafruit hvide LED -baggrundsbelysningsmoduler (4),
• 100 kΩ modstande (4)
• 1kΩ modstand (1)
• HexWear microcontroller Kit,
• Micro USB til USB kabel
• Ekstern batteripakke tilsluttes en mikro -USB -udgang
• AAA batterier
• Handske med strækbart stof
• Bærbar computer med Arduino IDE og Max 8 -softwaren installeret
• Loddejern og loddetin
• Scotch tape, elektrisk tape og twist slips
• Gratis ledning, trådskærer og trådstripper
• Bluetooth -højttaler eller en højttaler og AUX -ledning
• Varmekrympning og krympeslange
• Wire Crimpers
• Tyndt printkort,

Trin 1: Byg kredsløbet

Hovedkredsløbet er et, der involverer flere spændingsdelere parallelt. Det inkluderer også flexsensorer, som er modstande, hvis modstande ændres baseret på bøjningsgraden i en retning. Når en flex -sensor er bøjet, stiger dens modstand fra ca. 25 kΩ op til 100 kΩ, og spændingen, der læses på tværs af den, stiger også.

Men da vores design bruger fire flexsensorer, fire lysdioder og en bluetooth -mate, er vi også nødt til at bruge en portudvidelse på grund af det begrænsede antal porte, der er tilgængelige på HEXWear. Vi forbinder de fire flexsensorer via analoge indgange på HEXWear, Bluetooth -mate til TX- og RX -benene, og tilslutter MCP23017 -portudvidelsen til SDA- og SCL -benene, som derefter driver LED'erne.

Se det vedhæftede kredsløbsdiagram for flere detaljer. (Bemærk, at Vcc i diagrammerne svarer til Vcc -benene på HEXWear. Disse kan forbindes parallelt, hvis der ikke er nok stifter til rådighed, eller en ekstern strømkilde med en lignende spænding er også en anden levedygtig mulighed)

Trin 2: Installation af yderligere biblioteker:

Fordi vi brugte en HEXWear, skal yderligere biblioteker installeres for at kunne bruge Arduino -softwaren korrekt. Brug venligst følgende instruktioner til at gøre det:

1) (kun Windows, Mac-brugere kan springe dette trin over) Installer driveren ved at besøgehttps://www.redgerbera.com/pages/hexwear-driver-i… Download og installer driveren (.exe-filen opført på trin 2 på øverst på den linkede RedGerbera -side).

2) Installer det nødvendige bibliotek til Hexware. Åbn Arduino IDE. Vælg "Indstillinger" under "Fil". I den plads, der er givet til yderligere Boards Manager-webadresser, skal du indsætte https://github.com/RedGerbera/Gerbera-Boards/raw/… klikke på "OK". Gå til Værktøjer -> Board: -> Board Manager. Vælg "Bidraget" i menuen øverst til venstre. Søg efter, og klik derefter på Gerbera Boards, og klik på Installer. Afslut og genåbn Arduino IDE.

For at sikre, at biblioteket er installeret korrekt, skal du gå til Værktøjer -> Board og rulle til bunden af menuen. Du bør se et afsnit med titlen "Gerbera Boards", hvorunder der i det mindste skal vises HexWear (hvis ikke flere boards som mini-HexWear).

Trin 3: Oprettelse af Arduino Sketch

Arduino -skitsen læser spændingsværdier på tværs af seriemodstande i kredsløbet og afgør, om en fastlagt tærskel er opfyldt eller ej. Hvis tærsklen er overskredet, tænder HexWear den relevante LED og sender et ASCII -kodesignal til den bærbare computer, som kan læses og kortlægges til en note af Max 8 i et senere trin. Ved hjælp af de tilsvarende ledningskonfigurationer i kredsløbsdiagrammerne er alle de nødvendige ben på HexWear blevet defineret korrekt.

Vi bemærkede, at tærskelværdien, der er angivet i skitsen, ikke altid var konsistent på tværs af forskellige HEXWears. En anbefaling, vi har, er at bruge seriel plotter til at bestemme den analoge værdi, der er læst fra flexsensoren, og angive, hvordan denne værdi ændres fra, når den er ubøjet i forhold til at blive bøjet. Derefter kan du bruge dette til at definere din egen tærskelværdi, der korrekt reagerer på flexsensorens adfærd i dit kredsløb.

Trin 4: Opret Max 8 Patcher

Max 8 -patcheren kortlægger tastaturindgange eller -signaler, der modtages via Bluetooth -kanalen på en bærbar computer, til instrumentelle noteudgange. Max 8 patcher, som vi brugte i vores projekt, er vedhæftet og kan downloades.

Når du bruger Max, skal du følge disse trin for at slutte din bluetooth -makker til Max:

• Bekræft, at skitsen er låst (låsen nederst til venstre skal lukkes)
• Bekræft, at “X” over metroobjektet er slukket (grå ikke hvid)
• Tryk på udskrivningsknappen, der går ind i det serielle objekt, og se på de tilgængelige porte på Max Console
• Bestem den korrekte port ved det ene mærket bluetooth -modul, og hvis flere er tilgængelige, prøv hver, indtil du kan bekræfte, hvilken der fungerer
• Under hele denne proces skal dit bluetooth -modul blinke rødt, og når det fungerer korrekt, ændres det til en solid grådighed
• Fortsæt med at prøve, indtil de grønne lys vises på bluetooth
• Når du har tilsluttet, skal du låse din skitse og trykke på "X" over metroobjektet for at begynde at lytte til bluetooth -kommunikationen.

Trin 5: Lodning af portudvidelsen, lysdioder og Bluetooth Mate

På grund af den store mængde ledninger og andre elektriske komponenter på vores projekt, der forventes at passe på handsken, er følgende lodningstrin mere åbne for fortolkning for brugeren.

For robust at forbinde MCP23017 portudvidelsen lodde vi forbindelserne til et tyndt printkort, som vi kunne placere på vores handske. Vi lodde ledninger på vores lysdioder og lodde derefter de respektive ender til jorden eller kredsløbskortet, der forbandt det med de korrekte mærkede ben på portudvideren. Vi brugte derefter det samme brødbræt til at forbinde strømmen til vores bluetooth -partner parallelt med den strøm, vi leverede til den niende pin på portudvideren.

Vi brugte varmekrympningen og noget elektrisk tape på alle de steder, hvor der var udsat for ledninger. Vi vedhæftede fotos for at give en bedre fornemmelse af, hvordan vi selv gjorde dette, men bemærk, at du frit kan bruge den teknik, der er mest effektiv for dig.

Trin 6: Lodning af Flex -sensorerne

I lighed med det foregående trin er dette trin ikke så begrænset, og lodningen kan udføres, men man føler, at den er mest effektiv.

For at muliggøre den største bevægelsesfrihed for vores projekt lodde vi ledninger til begge ender af vores flex -sensor og brugte derefter varmekrympning til at dække alle dele af den udsatte ledning til, som vi havde gjort med lysdioderne.

Trin 7: Tilslutning til HEXWear, herunder brug af en ekstern kilde

For at forbinde denne overflod af ledninger direkte til HEXWear brugte vi krympestik og derefter skruede disse direkte på de forskellige porte i vores HEXWear. På denne måde sikrede vi en direkte forbindelse til hver af vores havne og kunne let fjerne, hvis vi ville oprette nye projekter til vores HEXWear.

Vi tilsluttede også en lille ekstern strømkilde, der kunne indeholde tre AAA -batterier til at levere tilstrækkelig strøm til vores HEXWear. Vi fastgjorde denne eksterne strømkilde til et armbånd for at sikre, at den altid var tilsluttet og ikke hæmmede bevægelse væsentligt.

Trin 8: Montering af alt på handsken

Endelig vil du gerne feste alt korrekt til din handske, så dit produkt virkelig kan bæres. Du vil gerne forbinde hver flexsensor til en tilsvarende finger, negere tommelfingeren på grund af upraktikken i dens anvendelighed og tilslutte den tilsvarende LED, der lyser op til flexsensoren på den samme finger. Den mest effektive måde, vi fandt for at sikre korrekt bøjning af flexsensoren, var tape, men at sy den på handsken ved at bruge et ekstra stykke klud vil fungere lige så godt.

Du bliver derefter nødt til at forbinde HEXWear, portekspander og bluetooth alle til den samme handske. Vi bemærkede, at det også var meget effektivt at fastgøre den eksterne strømkilde til et armbånd for at muliggøre størst mobilitet og ikke hæmme mobilitet/bærbarhed. Hvad angår de andre komponenter, anbefaler vi at bruge snoede bånd til at pakke overskydende ledning ind for at konsolidere rummet.

Sørg for, at du har stærke loddede forbindelser og ingen udsat ledning, så der er stor fleksibilitet og frihed til at placere komponenter, hvor de skal være, så produktet er så æstetisk tiltalende som muligt.

Trin 9: Debug og nyd

Under hele denne proces er der stor mulighed for fejl, så vi anbefaler at kontrollere, at dine komponenter fungerer som forventet konsekvent i hele processen. Det betyder konsekvent at bruge den serielle skærm på Arduino -skitsen til at bekræfte, at dine flexsensoraflæsninger er konsistente, kontrollere, at efter noget er loddet, er der en stærk forbindelse, og den stadig fungerer korrekt, og at der ikke er udsatte ledninger. På grund af den store mængde elektriske komponenter på et meget lille sted vil udsatte ledninger være din største fjende.

Når du med succes har bygget en arbejdshandske, skal du nyde det! God fornøjelse med at lure rundt med dit projekt, og du er velkommen til at skifte dine klaverlyde til alle andre prøver, du ønsker at have et virkelig unikt bærbart teknologiinstrument!